JP4121950B2 - バリヤーコーティングを高分子基体に付着させる方法および該バリヤーコーティングを含む組成物 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

関連出願
本願は、“頑強な高反射性導波管コーティング（Robust Highly Reflective Waveguide Coatings）”について２００１年１月２９日に出願した仮出願（代理人文書番号Ｈ２６７０２）に関連する。その関連仮出願は、本願と同じ発明者等及び共通の譲受人を有する。

本発明は一般に、高分子基体の化学的耐性を改善するための方法および組成物、さらに詳しくは、化学的攻撃および他の環境的影響に対して効果的なバリヤーを提供するための被覆組成物、およびそのような被覆組成物を高分子基体（例えばキーパッドに形づくられる）に付着させる方法に関する。

弾性高分子材料は、タッチキーパッド（例えばコンピューターおよび他のデバイス用）のような弾性およびばね特性が望まれる各種用途に用いられる。そのような弾性材料でできているキーパッドは、キーボードまたはデータインプットデバイスを環境から封じて、内部電子部品を外部要因、例えば天候、湿気、ダスト、汚れ等から保護するのに有用である。そのようなキーパッドは一般に、キーボード回路カードをカバーする射出成形オーバーレイからなる。オーバーレイは、回路カードをインプットに活性化する導電接点を裏側に有する個々のキーを含む。キーの柔軟な部分はキーパッドに成形され、キーの戻りに対して一定のばねを提供する。キーパッドの端はキーボードの囲いに対して封じられ、環境から封じられたキーボードアセンブリーとなる。キーパッドの各部分は半透明であって、文字や数字のキーラベルの背面照明が可能である。

そのような目的に有用な弾性高分子材料は、酸化、オゾン、水および気候に対してすぐれた耐性を有するシリコーンゴムである。しかしながら、アルコール等を含む溶媒、腐蝕性物質、ガソリン、ディーゼル燃料、ジェット燃料等を含む燃料、並びに核、化学および生物戦争汚染除去剤等は、シリコーンゴム材料に急速に吸収されて、膨潤、物理的分解、並びに強度および健全性の損失を招く。

従って、上記の関心事にかんがみて、その物理的健全性を保ち、そして一般的な期待を超えるそのような材料の寿命を延長しかつ有用性を拡大するために、シリコーンゴムを含めた弾性高分子材料を化学的および他の環境的攻撃に対して保護する必要がある。

発明の要旨

本発明の目的は、アルコール等を含む溶媒、腐蝕性物質、ガソリン、ディーゼル燃料等を含めた燃料に対する改善された化学的耐性を、化学的攻撃、特に、核、化学および生物戦争汚染除去剤に起因するものに対する耐性が十分に満足のいくものではなかったシリコーンゴムのような弾性高分子材料に付与することである。

本発明の別の目的は、バリヤーコーティング組成物、並びにそのような組成物を、下にある高分子基体に悪影響を及ぼさずに効率的なコストおよび効果的な方法で高分子基体に施す方法を提供することである。

これらのおよび他の目的に対して、本発明は一般に、バリヤーコーティング組成物およびバリヤーコーティング組成物を高分子基体に付着させる方法に関する。好ましくは、本バリヤーコーティング組成物は被覆基体に著しく改善された化学的耐性を有利に提供する。さらに、本被覆組成物は長期耐久性および効果的使用に必要なすぐれた被覆付着性、機械的強度およびバリヤー特性を有する。本発明の組成物および方法は高分子基体の低コストで効果的な保護を提供する。本発明の１つの態様では、基体はシリコーンゴムキーパッドである。

バリヤーコーティングは、基体の外面部分に施された１種以上のパリレンポリマーからなる少なくとも１つの層を含んでいるのが好ましい。本組成物は、基体の表面をまず処理して汚れを除去し、そして化学蒸着法によりパリレンポリマーの少なくとも１つの層を付着させることによって基体表面部分に容易に施される。本方法は室温で都合よく実施することができ、従って加熱による高分子基体への可能性のある望ましくない影響を減じることができる。さらに、本方法は基体のすみの部分にも相似なかつ連続的に均一な被覆をもたらす。任意に、パリレンポリマーの多層、またはその１層をバリヤー性能改善のためにアニ−ルしてもよい。

バリヤーコーティングに含まれるパリレンポリマーの少なくとも１つの層は、パリレンＮの１層、またはパリレンＣの１層を含む。好ましい態様では、パリレンＮの第１層を施し、次いで第１層に隣接してパリレンＣの第２層を施す。より好ましくは、パリレンＮおよびパリレンＣの各第１および第２層間にパリレンＮとパリレンＣとの移行混合物を含む勾配化中間層をさらに施す。

本発明の１つの側面では、高分子基体の表面部分を処理して汚れを除去する工程；パリレンポリマーの少なくとも１つの層を高分子基体の表面部分に化学蒸着法により付着させる工程；およびパリレンポリマーの各層を減圧下、アニ−リング温度で十分な時間加熱することによってアニ−ルする工程を含む、バリヤーコーティングを高分子基体に付着させる方法を提供する。

本発明の別の側面では、パリレンＮを基体表面部分上に含む第１層；およびパリレンＣをパリレンＮの第１層上に含む第２層を含む、高分子基体上のバリヤーコーティング用の組成物を提供する。

本発明の具体的な側面では、バリヤーコーティングを、シリコーンゴムキーパッドを含めた高分子基体上に付着させる方法を提供する。

発明の説明および好ましい態様

本発明は一般に、アルコール等のような溶媒、ガソリン、ジェット燃料、ディーゼル燃料等を含めた燃料、核、化学および生物戦争汚染除去剤、並びに他の腐蝕性物質を含めた物質に対する化学的耐性を改善するためのバリヤーコーティング組成物およびそのような被覆組成物を高分子基体に付着させる方法に関する。本発明は、非被覆高分子基体と比較して、改善された耐磨耗性、よりすぐれた耐久性、および化学的耐性を有利に提供する。バリヤーコーティング組成物は、各種の用途およびシリコーンゴムキーパッド等を含めた製品において幅広い使用に適した効率的なコストおよび効果的な方法を用いて高分子基体に付着される。各種基体は、本発明の組成物および方法を用いるバリヤーコーティングで被覆することができる。

本発明の方法および組成物は、核、化学および生物戦争汚染除去剤に対する被覆基体の化学的耐性を改善するバリヤーコーティングをもたらすのに適している。そのような薬剤は、シリコーンゴムを含めた弾性高分子材料に対して特に腐蝕性でありかつこれらに損傷を与える。それらの薬剤には、中でも、７０重量％のジエチレントリアミン、２８重量％の２−メトキシエタノール、および２重量％の水酸化ナトリウムを含むＤＳ２（登録商標）汚染除去溶液、および次亜塩素酸カルシウムおよび酸化カルシウムの水溶液を含むスーパー・トロピカル・ブリーチ（登録商標）（ＳＴＢ）がある。

上記の損傷を与える化学物質は一般に、高分子材料（すなわち、シリコーンゴム）を、材料に急速侵入し、そして膨潤およびおそらくは化学変化を引き起こすことによって攻撃する。化学物質の侵入によって、材料はその本来の体積の２倍近くに膨張し、そして一般に構造強度および健全性が低下することになる。飽和材料は最終的には特に、物理的崩壊および破壊しやすくなる。従って、本発明の方法および組成物は、下にある被覆高分子材料にバリヤーによる保護を有利に提供して、そのような損傷を与える化学物質に起因する化学攻撃を防ぎそして悪影響をできるだけ少なくする。このバリヤーによる保護が高分子材料の機能性および寿命を拡大するのが望ましい。

従って、本発明による利点にかんがみて、本方法および組成物は、ある範囲の製品、特に、下にある高分子材料製品と外部部材との間にバリヤーを設けることに利点のある高分子材料からなる製品と組み合わせて用いうる。そのような利点には、製品の全体的な有効寿命の延長、すぐれた物理的および化学的バリヤー保護の提供、異物の表面付着の減少、アレルギー反応を減少または防止するバリヤーの形成、耐磨耗性および耐久性の改善、並びにここに記載の他の利点が含まれる。製品の範囲には、これらに限定されないが、キーパッド、管およびパイプのような導管、安全ガラス製品、容器、生体内移植用デバイス、テーピングストリップ、衣類、電気絶縁物、手術用手袋、予防用デバイス等が含まれる。

本発明の記載の方法および組成物において、高分子基体（１つの態様ではシリコーンゴムキーパッドである）は十分に表面処理して、例えば離型剤のような汚れを除去する。ｐ−キシリレンとしても知られるパリレンポリマーは、以下に記載のような連続均一被覆として高分子基体表面に施される。任意に、本方法は、被覆の化学的耐性および耐久性をさらに改善するためにパリレンポリマー被覆をアニ−ルすることをさらに含む。

本発明では、パリレンポリマーは次のポリマー反復単位を有する：

式中、「ｎ」は構造中の反復単位の数を示す。パリレンポリマー被覆はそれぞれ塩素度の異なる３つの形すなわち変形体を例示しうる。３つの形には、塩素原子を含有しない上記のようなパリレンＮ、パリレンＮと同じモノマーから生成され、そして芳香族水素１つの塩素原子１つでの置換によって変形されているパリレンＣ、およびパリレンＮと同じモノマーから生成され、そして芳香族水素２つの塩素原子２つでの置換によって変形されているパリレンＤが含まれる。我々は、パリレンＮはシリコーンゴムへのすぐれた付着性を有するが、化学的バリヤー性があまり大きくなく、そしてパリレンＣはすぐれた化学的バリヤー性を示すが、パリレンＮよりもシリコーンゴムへの付着性が低く維持されることを見出した。我々は、まず高分子基体の表面にパリレンＮの第１層を施し、次いで第１層の上にパリレンＣの第２層を施すことによってもたらされる、改善されたバリヤーコーティングをさらに工夫した。１つの態様では、パリレンＮとパリレンＣとの混合物よりなる勾配化中間層を第１および第２層間に配置させる。従って、両方のパリレンポリマーの望ましい特性を有するバリヤーコーティングが多積層形態で得られる。

パリレンポリマーは化学蒸着（ＣＶＤ）技術を用いる被覆法により施すのが好ましい。パリレンポリマー被覆を施すＣＶＤ法は米国特許第３，３４２，７５４号に記載されており、これは、対立しない範囲で全てを参照することによってここに記載されたものとする。この方法は、パリレン２量体を用いて、蒸気相の高分子モノマーを生成する。蒸気状のモノマーは、その後、基体表面で重合される。この方法では、環状２量体、ジ−ｐ−キシリレン、または置換２量体が出発物質として用いられる。置換２量体は、置換基の適切な処理によってジ−ｐ−キシリレンから容易に製造することができる。従って、ハロゲン化、アルキル化、アセチル化、ニトロ化、アミノ化、シアノ化、および芳香族核上に通常置換することができるような置換基の導入法を用いることができる。

反応性ジラジカルは、ジ−ｐ−キシリレンを約７００℃未満の温度、好ましくは４５０〜７００℃で、ジ−ｐ−キシリレンの実質的に全てが蒸気状パリレンジラジカルに開裂されるのに十分な時間、蒸気状パリレンジラジカルの蒸気圧が１．０ｍｍＨｇ未満である圧力で熱分解し、そして蒸気状ジラジカルを２００℃未満の温度かつパリレンジラジカルのシーリング凝縮温度より下の温度に冷却することによって製造される。ジラジカルの凝縮により強靭な線状非蛍光ポリマーが生じる。

パリレンポリマーを付着させるＣＶＤ技術はいくつかの利点をもたらす。第１は、室温付着法により広範囲の基体を被覆することが可能となることである。第２は、複雑な形の基体上での高度に相似なかつ均一に連続した被覆の形成である。第３は、非常に薄い被覆層の形成が可能であり、同時に正確な被覆コントロールを連続的にかつ均一に維持することができる。

本発明の方法およびバリヤーコーティング組成物は、これらに限定されないが、シリコーンゴム、エチレンプロピレンジエンモノマー（Ｅ．Ｐ．Ｄ．Ｍ）、ネオプレン、サントロプレンゴム、ポリクロロプレン、二トリルブタジエンゴム、ポリウレタン、ポリブタジエンゴム、天然ゴム等を含めた様々な弾性高分子材料に施しうる。

図１に、パリレン化学蒸着反応器システム１０の略図を示す。システム１０は、気化室１２、クラッキング室１４、蒸着室１６、および減圧ポンプ１８を含む。気化室１２は、ジ−ｐ−キシリレン２量体試料を約１７５℃で加熱する。気化された２量体はクラッキング室１４に進み、そこで２量体は分解されて、パリレンジラジカル、モノマーを約６８０℃で形成する。パリレンジラジカルは蒸着室１６に進み、そこでジラジカルはそこに室温で置かれた高分子基体の冷たい表面で凝縮する。最適な処理のために処理が排気雰囲気中で確実に行われるように、減圧ポンプ１８をシステム１０に接続する。

シリコーンゴムのような弾性高分子材料を含む基体は射出成形法によって一般に形成される。その結果、そのような基体の表面は離型剤を含めた多くの汚れで汚れており、これらをパリレンポリマーで被覆する前に除去しなければならない。従って、基体の表面はパリレンポリマー被覆を施す準備で処理するのが好ましい。表面処理法は、基体表面にもたらされる全てのまたは実質的に全ての汚れ、ダスト粒子等を除去する、および／またはパリレンポリマーの基体表面での付着を改善する、どのような基体表面処理法でもよい。そのような表面処理法には、基体材料と適合する本技術分野における当業者に公知のクリーニング法が含まれる。例えば、溶剤脱脂、洗浄剤クリーニング、プラズマ放電および／または紫外線表面処理、熱ベーキング、機械攪拌、例えば軽く研磨するクリーニング法等がある。

あるいは、表面処理法には、基体の表面をシラン化剤にさらして、表面におけるパリレンポリマー被覆の付着性を促進することが含まれる。シラン化剤は、パリレンポリマー被覆の付着前の基体表面を調整するよう働く。そのようなシラン化剤は、例えば、シラン化化合物、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、ジメチルジメトキシシラン（ＤＭＭＯＳ）、トリメチルクロロシラン（ＴＭＣＳ）、トリメトキシシラン、トリクロロシラン等から選択される。あるいは、基体表面は、表面に施されるパリレンポリマー被覆との分子結合をより強くするように働く高い極性表面を作り出すために、パリレンポリマー被覆を施す前に塩素化してもよい。

好ましい表面処理法では、シリコーンゴムキーパッドをまず、超音波洗浄器を用いて、少なくとも１時間、洗浄剤溶液、好ましくはリン酸塩洗浄剤溶液（すなわち、ＡＬＣＯＮＯＸ（登録商標））で十分に洗浄して、表面上に存在する汚れを除去する。次に、キーパッドを脱イオン水で３回、そして流れている脱イオン水で約５分間すすぐ。すすいだキーパッドを次いで脱イオン水の容器に入れ、約５分間超音波洗浄する。その後、キーパッドを取り出し、振って過剰の水を除き、メタノールの容器に入れる。そしてキーパッドをメタノール中で約５分間超音波洗浄する。キーパッドを取り出し、振って過剰のメタノールを除去する。次に、キーパッドを約８０℃のオーブンに少なくとも１時間入れる。乾燥したキーパッドをオーブンから取り出し、パリレンポリマー被覆の準備で脱イオン窒素を用いてブローする。上記の工程はクラス１０，０００クリーンルームで一般に行われる。

我々はさらに、被覆中の付着パリレンポリマー層（１またはそれ以上の層）を高温度で十分な時間、アニ−ルすることによって、実質的に改善された化学的耐性のパリレンポリマーバリヤーが形成されることを見出した。ここで用いられる用語「アニ−リング」は、基体を熱で処理し、その後、冷却して基体の構造特性を改善するプロセスを指す。アニ−リング熱処理後、パリレンポリマー被覆のバリヤー性は大いに改善される。

アニ−リングプロセスは、減圧下またはヘリウム、アルゴンもしくは窒素のような不活性ガスの存在下、大気圧で行われるのが好ましい。最適なアニ−リング条件はパリレンポリマーの各変形体の間で少し異なる。最適なアニ−リング温度は、パリレンＮの場合は約１００〜２２０℃、パリレンＣの場合は約１００〜１６０℃である。パリレンＮとパリレンＣとの複合多積層被覆の場合、最適なアニ−リング温度は約１２０℃である。このアニ−リングプロセスは、パリレンＮおよびパリレンＣの他に、各種パリレンポリマー変形体を含むある範囲のバリヤーコーティングに適用しうる。アニ−リングプロセスは、蒸着プロセス時に施された各パリレンポリマー層に個々に用いても、あるいは全てのパリレンポリマー層を施したときにパリレンポリマー被覆に全体として用いてもよい。

本発明のパリレンポリマー被覆法を説明する。前記のように、きれいにしたキーパッドを蒸着室１６に入れ、操作の間、外面が蒸着室１６中のパリレンモノマー流にさらされるように配置する。蒸着室１６を周囲空気から密閉し、室１６の大気を減圧ポンプ１８で排気する。本発明の別の態様では、蒸着室１６中の大気は周囲圧のヘリウム、アルゴンまたは窒素のような不活性ガスで置き換えてもよい。キーパッドを約８〜１２時間、室１６に留めると、どのような揮発性物質もキーパッドから出ていく。

ＣＶＤプロセスを次に開始して、十分な厚さのパリレンポリマー被覆をキーパッド表面に作る。パリレンポリマー被覆の厚さは約０．０００１〜０．００１インチであるのが好ましい。上記の蒸着プロセスを同じまたは異なるパリレン変形体を用い少なくとも１回繰り返すと、キーパッド表面に多積層パリレンポリマー被覆ができる。蒸着被覆の厚さは、本技術分野で公知の様々な光学法の１つを用いて蒸着室１６中で測定することができる。あるいは被覆の厚さは物品を蒸着室１６から取り出した後に測定してもよい。

本発明のさらに好ましい態様では、シリコーンゴムキーパッドをまずパリレンＮで被覆する。パリレンＮは、パリレンＣよりもシリコーンゴムと強力に結合するが、化学的耐性という点ではパリレンＣのように良好なバリヤー材料ではない。パリレンＮはパリレンＣにも強力に結合する。次に、パリレンＮ層の上にパリレンＣの第２層を置いて、パリレンＣのシリコーンゴムへの直接結合がより弱いことにより生じる信頼性の問題を解消する。得られる多積層パリレンバリヤーコーティングはパリレンＣのすぐれた化学的耐性を有し、パリレンＮのシリコーンゴムへの付着性はすぐれており、剥離が著しく減少する。パリレンＮ層の厚さは、好ましくは約０．０００１〜０．０００５インチ、より好ましくは約０．０００２インチである。パリレンＣ層の厚さは、好ましくは約０．０００２〜０．００２インチ、より好ましくは約０．０００５インチである。

別の態様では、蒸着室１６でのパリレンＮからパリレンＣへの蒸気供給転換が徐々に行われて、パリレンＮおよびパリレンＣ層間にあるパリレンＮからパリレンＣへの移行中間層が形成されうる。蒸着室１６での転換の間、パリレンＮ蒸気流を徐々に減らし、パリレンＣ蒸気流の供給を開始し、そしてパリレンＣ蒸気流をパリレンＮ蒸気流の相当する減少に比例して増加させる。この作用によって、純粋なパリレンＮ層と純粋なパリレンＣ層との間に勾配化中間層が生成され、これらの間の付着性が改善される。中間層の厚さは、好ましくは約０．００００５〜０．０００５インチ、より好ましくは約０．０００１インチである。

次に、被覆されたキーパッドは、取り出す前に蒸着室１６中で真空中にてアニ−ルするか、あるいは排気オーブン（図示されていない）中でアニ−ルする。その後、キーパッドを約８０〜２２０℃、好ましくは約１２０℃に、２時間以上加熱する。この温度を約１２〜１００時間、好ましくは約４８時間維持する。アニ−リングプロセスが完了したら、キーパッドを室温に冷却し、蒸着室１６またはオーブンから取り出す。

図２では、基体２（例えば、シリコーンキーパッドの基体）が断面図で示されており、上記のラミネート層はパリレンＮ結合層４および上部パリレンＣ層６よりなり、各層は上記のように蒸着されている。図３では、上記の別の被覆法を用いて形成されたパリレンＮ層とパリレンＣ層から形成された勾配化層８が、パリレンＮ層４とパリレンＣ層６との間に配置されている。

本発明の様々な態様および実施例を示し、そして説明してきたが、これらは本発明を限定するものではなく、目下の好ましい態様を単に説明するものである。これらの態様に対する様々な変更は本技術分野における当業者であれば理解でき、これらの変更は請求の範囲の精神および範囲によって包含される。例えば、高分子基体は前述のようにシリコーンゴムの基体以外でもよい。次の実施例は説明のためのものであり、請求の範囲に包含される本発明の範囲を限定するものではない。

パリレンポリマー被覆のバリヤー性は、蒸着温度および蒸着速度を含めたいくつかの蒸着ファクターによって決定されるような結晶化度に密接な関連がある。蒸着後のポリマーアニ−リングプロセスはキーパッド被覆のパリレン結晶化度を高める方法を提供して、構造強度および耐化学的攻撃性を改善する。

パリレンポリマー被覆に関する文献には２組の溶融温度が報告されており、それらを以下の表１に示す。
パリレンの融点

より高い温度は結晶融点を示し、より低い温度は蒸着したままの被覆の融点を示すと考えられる。
いくつかのパリレンポリマー被覆はマサチューセッツ州アットレボロのパラトロニックス社によってシリコーンゴムキーパッド表面に施された。キーパッド試料には、非被覆キーパッド、非アニ−ル被覆キーパッド、およびアニ−ル被覆キーパッドが含まれる。アニ−リングはタングステン発熱体を用いる高温減圧炉中で行った。減圧は拡散ポンプによって維持され、一般に１０^-6〜１０^-5トルである。キーパッド試料に制御サーモカップルを押し付けた。以下のキーパッド試料を次のようにアニ−ルした：
・ 非被覆およびパリレンＮ−被覆キーパッドを、２時間加熱ランプを用いて、１４０℃の温度に４８時間さらした；
・ 非被覆およびパリレンＮ−被覆キーパッドを、４時間加熱ランプを用いて、２２０℃の温度に４８時間さらした；
・ ２つのパリレンＣ被覆キーパッドを、４時間加熱ランプを用いて、１２０℃の温度に９０時間さらした；
・ 非被覆およびパリレンＣ被覆キーパッドを、２時間加熱ランプを用いて、１４０℃の温度に４８時間さらした。

ガソリン、ジェット燃料、およびディーゼル燃料のような燃料は同様に作用することが観察された。これらのグループの中で、最も速く吸収される物質はガソリンであり、次いで、ジェット燃料およびディーゼル燃料である。各燃料は、シリコーンゴム材料を、材料の大きさおよび体積がほぼ２倍になるまで燃料を飽和することによって攻撃する。飽和点で、材料の構造強度は減少し、材料は接触時に崩壊しやすい。溶媒が材料から蒸発するにつれて、材料は少し変色した状態で本来の大きさおよび体積に戻る。残りの非重合シリコーンゴムの除去により重量も少し減少し、構造的健全性が危うくなる。従って、この観察に基づき、ガソリンがアニ−ルパリレンポリマー被覆対非アニ−ル被覆の有効性試験、および非被覆シリコーンゴムキーパッドとの比較におけるこれらの有効性試験に適した候補であると判定した。

各キーパッド試料をガソリンに浸し、ガソリン吸収量を観察した。図４および５は、キーパッド試料のガソリン吸収量対暴露時間をプロットしたグラフである。図４および図５のプロットから外挿した初期ガソリン吸収量の比較を以下の表２に示す。

アニ−ルパリレンポリマー被覆のガソリン吸収量

（ ）は平均測定数を示す。
これらの結果は、パリレンＮ被覆のバリヤー性がアニ−リングによって改善されたことを示した。ガソリン吸収量は１４０℃で４８時間のアニ−リングの後に１／３減少し、キーパッドがガソリン中で膨張した後の被覆付着性の明らかな減少はなかった。アニ−リン
グ温度を２２０℃に高めると、初期ガソリン吸収量より少し下のバリヤー性に低下した。キーパッド試料がガソリン中で最大限に膨張すると、パリレンポリマー被覆の目に見える亀裂が生じることも観察された。２２０℃のアニ−リング温度はまたシリコーンキーパッド材料にとって高すぎ、非被覆キーパッド試料は２２０℃で脆くなった。

パリレンＣ被覆のバリヤー性もアニ−リングによって改善された。２つのキーパッド試料を１２０℃で９０時間アニ−ルすると、ガソリン吸収量を平均約２．５倍減じた。両被覆はキーパッドの膨張時にそれらの接着性を維持した。１４０℃の高温でのアニ−リングの際、いくつかのキーの間の部分で被覆接着性が少し減少した。この被覆剥離はガソリンキーパッド吸収量測定に影響し、表２に示されたガソリン浸透量のわずかな上昇に反映された。被覆付着性のそれ以上の減少は、キーパッドの膨張後の試料に見られなかった。

従って、この試験結果に基づき、パリレンＮおよびＣ被覆のいずれのバリヤー性も、パリレンポリマー被覆キーパッドの減圧アニ−リングによって著しく改善された。

次の試験では、パリレンポリマー被覆の高分子基体表面（すなわち、シリコーンゴムキーパッド）への付着能力を調べた。付着能力はパリレンポリマー被覆の有効性を判定する上で重要なファクターである。被覆の強靭さは、パリレンポリマー被覆キーパッドの１つ以上のキーをサイクルさせることによって測定した。試験取り付け具は、小さいモーターに接続した往復プランジャー部品が含まれるように工夫した。

キーパッド試料を平らなアルミニウム受け板上にのせる。キーの裏側にある導電性接点が受け板に触れるようにプランジャーはキーを押し下げる。キーサイクルの周期数は約１０〜２５サイクル／秒であった。キーサイクルの合計数は、フォトダイオード検出器アセンブリーおよびモーター軸に取り付けたチョッパーホイールで数えた。フォトダイオード検出器からの出力をパルスカウンターに接続してキーボードサイクルを記録する。

試験結果は、パリレンＣがパリレンＮよりもシリコーンゴムへの接着性が少ないことを示した。各キーパッド試料上の４つのキーは、１つのキー当たり１０⁵サイクルさせた。キーパッドの外観の目に見える物理的変化およびパリレンＣ被覆の剥離の証拠はなかった。パリレンＣキーパッド上の４つのキーは、１つのキー当たり約１０⁶サイクルさせた。これらの試料では、最大の屈曲が観察されるスカート領域におけるキーのコーナー部分で、パリレンポリマー被覆にある程度のちりめんじわが見られた。サイクルさせたキーパッド試料にガソリン浸漬試験を行って、サイクル度を変えることによりバリヤー性に変化があるか測定した。試験から得た初期吸収量を表３で比較する。

この結果は、被覆の屈曲が表３に示されるようにパリレンポリマー被覆のバリヤー保護を減少させることを示したが、この減少はガソリンにさらしたときのキーパッドの局部的な膨潤と関連する。膨潤は、柔軟なスカート領域およびプランジャーと接するキートップ領域における個々のサイクルキーのコーナー部分でまず観察された。パリレンＮ被覆の推定寿命は１０⁷キーサイクルを越え、パリレンＣの推定寿命は約１０⁶キーサイクルと測定された。

パリレンポリマー化学蒸着反応器システムの略図である。 パリレンポリマーの多層が基体表面をカバーしている高分子基体の断面図である。 勾配化中間層を含むパリレンポリマーの多層が基体表面をカバーしている高分子基体の断面図である。 アニ−ルおよび非アニ−ルパリレンＮ被覆試料並びに非被覆試料からなるキーパッド試料を比較するための、ガソリン吸収量対暴露時間をプロットしたグラフである。 アニ−ルおよび非アニ−ルパリレンＣ被覆試料並びに非被覆試料かなるキーパッド試料を比較するための、ガソリン吸収量対暴露時間をプロットしたグラフである。

Claims (8)

1. 下地の弾性高分子基体を保護するためにバリヤーコーティングを表面に蒸着させる方法であって、
   パリレンＮの第１の層を、該弾性高分子基体のクリーンな表面部分上に化学蒸着により蒸着させる工程；
   パリレンＣの第２の層を、前記第１の層上に化学蒸着により蒸着させる工程；および
   各層を、減圧下又は不活性雰囲気下、加熱することによってアニールする工程；
   を含む方法。
2. 前記アニールする工程が、８０〜２２０℃のアニーリング温度で、１２〜１００時間、アニールすることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記アニ−リング温度が１２０℃であり、その時間が４８時間である、請求項２に記載の方法。
4. 前記弾性高分子基体の表面部分を汚れを除去するために処理する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記表面をパリレンＮの蒸気相に曝すこと、
   パリレンＮの曝露を、前記第１の層の所望の厚みに達するとパリレンＣの蒸気相に移行し、パリレンＮ及びパリレンＣの混合物を含む勾配化層を形成し、ここで、前記第２の層を蒸着させる前記工程は、前記勾配化層を、パリレンＮが存在しないパリレンＣの蒸気相に曝して、前記勾配化層上に前記第２の層を形成すること、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１及び第２の層の間にパリレンＮとパリレンＣの勾配化層が形成されるように、前記弾性高分子基体上へのパリレンＮの蒸着を徐々にパリレンＣの蒸着に移行させる工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記勾配化層が、０．００００５〜０．０００５インチの範囲の厚さを含む、請求項６に記載の方法。
8. キーパッドであって、
   弾性高分子基体；
   前記弾性高分子基体の表面部分上の、パリレンＮの第１の層；
   前記第１の層上の、パリレンＮとパリレンＣとの勾配化層；および
   前記勾配化層上の、パリレンＣの層；
   を含むキーパッド。

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